预处理橡胶集料混凝土性能研究现状

刘跃 李康 罗晴 王曦 白世华

摘要：把废旧轮胎破碎得到的橡胶粉加入到混凝土中应用于建筑物及道路建设中，不仅重复利用橡胶，保护了环境，还可以充分利用橡胶混凝土在抗冻性，疲劳性等在工程性能上表现出的较好的特点，产生较大的经济效益和工程应用价值。本文综合国内外研究现状，阐述预处理橡胶混凝土的基本力学性能、抗冻性、弯拉疲劳特性的研究现状。

Abstract： The rubber powder obtained by crushing used tires is added to concrete for building and road construction. It not only reuses rubber， but also protects the environment. It can also make full use of the good frost resistance and fatigue resistance of rubber concrete to generate large economic benefits and engineering application value. In this paper， the research status quo at home and abroad is summarized， and the research status of basic mechanical properties， frost resistance and bending fatigue characteristics of pretreated rubber concrete is expounded.

關键词：橡胶集料;混凝土;抗冻;疲劳

Key words： rubber aggregate;concrete;frost resistance;fatigue

中图分类号：TV543                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）34-0149-02

0  引言

自从橡胶混凝土材料出现后，国内外众多学者基于混凝土的各项性能对其进行研究，结果表明橡胶混凝土整合了橡胶和普通混凝土特点，质量轻、硬度高、延伸率大、弹性模量低、隔声性能优越、疲劳性好等特点[1]。这些优点在于工程应用方面具有长远的意义。

针对目前预处理橡胶集料混凝土研究现状，阐述不同橡胶粒径、不同橡胶掺量、不同的橡胶预处理方式对橡胶集料混凝土静力学、耐久性、疲劳性能的影响[2]，为实际工程提供参考。

1  力学性能

橡胶的粒径大小、种类、改性方式的不同均会造混个凝土性能的各项差异。袁勇[3]等研究掺入不同橡胶粒径对混凝土坍落度的影响，结果表明粒径为8目的混凝土的坍落度随橡胶参量的增大而增大。而40目的混凝土却刚好相反。坍落度主要与橡胶种类有关，掺入橡胶的量也有一定影响。通过对其基本力学强度试验，发现橡胶混凝土较于普通混凝土降低较为显著，且随着橡胶的掺量的增大而增大。

张海波[4]等通过橡胶颗粒按照5%～100%等体积取代细骨料试验，研究了不同橡胶掺量下混凝土抗压强度变化情况。结果表明：橡胶集料混凝土的抗压强度下降速率随着橡胶掺量的增加有降低的趋势，下降的速率是先变大，当橡胶掺量超过50%后，下降趋势减缓。

陈爱玖[5]等通过NaOH改性橡胶颗粒，研究改性后混凝土的工作性，力学性性能，试验表明混凝土的力学性能随着橡胶掺量的增大而减小，其中5%NaOH溶液改性的橡胶混凝土的效果最为理想。橡胶具有弹性大、质量轻、不溶于水等特性，大量研究表明：橡胶加入混凝土中都会降低混凝土的强度。且橡胶的掺量的增加会减小混凝土的强度。

2  抗冻性能

在工程中通常通过拌合混凝土时加入引气剂来提高混凝土的抗冻性。研究发现，橡胶颗粒拌入浆体时夹带着气泡，引入气体，显著的改善了混凝土的抗冻性能[6]，但抗冻性并不随着橡胶掺量的增多而线性变强。王培竹[7]等通过将不同颗粒大小的橡胶按照 5%、10%、15%等体积取细骨料，研究表明，冻融循环后的橡胶集料混凝土强度在橡胶掺量为10%、粒径为 60～80目时提高最为明显。

刘松岸[8]等通过对橡胶颗粒进行预处理，综合几种预处理方式，经合成树脂处理过的橡胶混凝耐久性提高的效果最显著。环氧树脂、不饱和树脂预处理提高了混凝土的力学性能，但却降低了混凝土抗冻性和抗硫酸盐侵蚀性。较之在耐久性方面的提升，强度的减少却更为显著。

袁群[9]等试验研究了在普通混凝土加入橡胶集料，并对橡胶颗粒进行NaOH、KH570、NaOH+KH570复合溶液预处理，分析经不同处理后橡胶集料混凝土抗压强度和抗冻性能。结果表明：橡胶颗粒粒径越小的混凝土，其获得的引气的效果越明显，抗冻性能更好;预处理橡胶集料混凝土的抗冻性能优于未处理的橡胶混凝土，橡胶混凝土抗冻性能经NaOH+KH570复合改性剂处理后效果更好。强度减少明显且耐久性却得到了较大的提升。

3  疲劳性能

F.Hernandez[10]基于经典的威布尔理论，通过对不同橡胶掺量的橡胶混凝土小梁进行弯曲疲劳实验，分析混凝土在疲劳荷载作用下的疲劳变形特征。并且理论分析得到一个可以应用于公路疲劳寿命设计的尺寸模型。将此模型与已有研究数据进行了对比分析，具有良好的工程实用性。

Feipeng Xiao[11]等在橡胶集料混凝土中加入沥青，通过对橡胶沥青混凝土的疲劳性能进行试验，得到了橡胶沥青混凝土不但具有良好的韧性，还能有效的吸收和耗散能量，具有良好的疲劳寿命。沥青橡胶混凝土在高级公路的建设中具有较大的工程价值。

Jianhe Xie等[12]研究了橡胶掺入对钢筋混凝土板疲劳破坏行为的影响，包括疲劳损伤演变、破坏模式和疲劳寿命。结果表明，当混凝土板中橡胶含量在10%时，在疲劳应力的作用下，橡胶颗粒吸收能量效果最好，疲劳应力水平得到了改善，有效的利用了橡胶颗粒的作用。

冯文贤，刘锋，郑万虎等[13]通过不同的橡胶参量及橡胶颗粒大小的差异，对橡胶混凝土小梁进行疲劳性能试验，得到等幅荷载作用下每种工况的疲劳寿命及变化规律，根据疲劳应变规律拟合出相对应的橡胶混凝土的疲劳公式，并通过试验工程中对试件表面裂缝的观察，分析疲劳损伤机理。解释了试验疲劳作用下裂缝的分布现象。

4  结语

将橡胶颗粒掺入到混凝土中，不仅可以利用循环利用废旧橡胶，还能够改善水泥基体与集料之间的界面过渡层性能而改善混凝土的性能。预处理橡胶集料混凝土性能改善有兩方面如下：

①抗冻等级高于未预处理橡胶混凝土，抗冻性性能随着橡胶颗粒粒径的减小而增大。

②韧性和变形能力都有很大的提高，并且改善了弯曲疲劳性能，使用寿命得到了有效延长。

目前预处理橡胶集料混凝土的研究层出不穷，在各个方面都有进展，但目前的研究还不够全面，有待我们继续深入研究。

参考文献：

[1]何亮，黄勇，冯畅，等.橡胶混个凝土性能及胶粉表面改性研究进展[J].硅酸盐通报，2018，37（8）.

[2]李赞成，许金余，罗鑫，等.橡胶混凝土的基本力学特性的试验研究[J].硅酸盐通报，2013，32（12）：2589-2594.

[3]袁勇，柳献，姜伟.废橡胶改性混凝土基本性能研究[A].  首届全国再生混凝土研究和应用学术交流会论文集[C].2008：231-238.

[4]张海波，管学茂，刘小星，李飞.废旧橡胶颗粒对混凝土强度的影响及界面分析[J].材料导报，2009，23（08）：65-67.

[5]陈爱玖，韩小燕，汪志昊.改性橡胶混凝土力学性能试验研究[J].混凝土，2018（05）：91-93，97.

[6]莫启华，杨若冲，朱腾阔.胶粉对水泥水化及水泥基材料孔结构的影响研究[J].公路交通科技（应用技术版），2017，13（5）：84-87.

[7]王培竹.橡胶集料混凝土冻融循环后力学性能的试验研究[D].沈阳：沈阳大学，2014.

[8]刘松岸，刘亚飞.改性处理对橡胶混凝土力学性能及耐久性影响研究[J].混凝土，2018（07）：34-36.

[9]袁群，郭旭东，冯凌云，宋德海，季卫娟.改性橡胶混凝土抗冻性能研究[J].人民黄河，2017，39（10）：113-116，120.

[10]F.Hernandez-Olivares， G. Barluenga， B. Parga-LandaFatigue behavior of recycled tire rubber-filled concrete and its implications in the design of rigid pavements.Constr Build Mater， 21（10）（2007）：1918-192.

[11]Feipeng Xiao，P.E. Wenbin Zhao，Serji N. Amirkhanian. Fatigue behavior of rubberized asphalt concrete mixtures containing warm asphalt additives[J]. Construction and Building Materials，2009，23（10）.

[12]Jianhe Xie;Yuwen Zheng;Yongchang Guo;Rongxuan Ou;Zhihong Xie;Liang Huang. Effects of crumb rubber aggregate on the static and fatigue performance of reinforced concrete slabs. Composite Structures， 2019.

[13]冯文贤，刘锋，郑万虎，李丽娟.橡胶混凝土疲劳性能的试验研究[J].建筑材料学报，2012，15（04）：469-473.